在全球氣候變化條件下，溫度的升高和降水格局的變化，各種環境脅迫因子單獨或聯合的作用制約著農作物的生產。水分脅迫是植物生長發育過程中不可避免的不利因素，也是農業生產減產的重要因素。目前，對于植物抗性產生過程中植物激素和小分子物質交叉應答的信號通路是一個研究熱點。
中國科學院武漢植物園植物水分脅迫生物學學科組利用過表達或突變精氨酸酶基因(ARGAH)的手段，通過促進或阻斷精氨酸水解成鳥氨酸的代謝途徑，從而改變植物體內精氨酸代謝以及下游多胺和一氧化氮（NO）的含量，來達到改變植物對非生物逆境抗性的目的。研究表明，隨著植株體內NO以及多胺含量的增加，植株體內的抗氧活酶活性增強，活性氧含量明顯降低，細胞膜損傷程度小，失水慢，表現出對包括干旱、鹽以及低溫在內的非生物脅迫的較強的抗性。該部分結果以“Manipulation of arginase expression modulates abiotic stress tolerance in Arabidopsis: Effect on arginine metabolism and ROS accumulation”為題，在Journal of Experimental Botany上發表(doi:10.1093/jxb/ers400)。
同時，該學科組通過對擬南芥基因芯片公共數據庫相關數據的分析，發現脫落酸（ABA）受體PYR/PYL基因家族大部分基因在多種脅迫以及ABA處理以后表達量呈下降趨勢。而ABA信號傳導途徑的負調控因子PP2C基因家族的表達量則明顯提高。這些結果表明ABA信號途徑可能是植物參與對生物脅迫和非生物脅迫反應的共同途徑。該結果以“Expression profiling of ABA pathway transcripts indicates crosstalk between abiotic and biotic stress responses in Arabidopsis”為題，在Genomics上發表(doi:10.1016/j.ygeno.2012.06.004)。
通過阻斷植物體內精氨酸水解成鳥氨酸的代謝途徑，提高多胺和NO的含量，從而提高植物的抗性
ABA代謝(A, C)及信號傳導途徑(B)相關基因受到逆境脅迫的影響。
（植物水分脅迫生物學學科組）
